JP6405098B2 - Method for identifying topography deviation of dressing tool of polishing machine and CNC control machine configured accordingly - Google Patents
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Description
本発明は、研磨マシンのドレスツールのトポグラフィ偏差を特定する方法、およびその方法を実行するように設計された研磨マシンに関する。 The present invention relates to a method for determining the topographic deviation of a dressing tool of a polishing machine and to a polishing machine designed to carry out the method.
研磨ツールを用いたマシン加工方法が数多く存在する。歯車のマシン加工の技術分野では、とりわけ研磨ツールを用いて、ドレス処理が実施されている。たとえば、ほぼプレート状(平板状)の研磨ディスクが存在し、ポット状で円錐台状の研磨ディスクが存在する。研磨ツールは、通常、ドレス処理に特に適した研磨材が塗布されている。 There are many machining methods using polishing tools. In the technical field of gear machining, dressing is performed using a polishing tool, among others. For example, a substantially plate-shaped (flat plate) polishing disk exists, and a pot-shaped and truncated cone-shaped polishing disk exists. The polishing tool is usually coated with an abrasive that is particularly suitable for dressing.
研磨マシンにおいて、ドレスツールは、研磨ツールに付加して備えられる場合が多く、研磨ツールをドレス処理する必要に応じて用いられる。最近の研磨マシンは、典型的には、回転駆動されるドレスツールを有し、自動CP制御方式(自動経路制御方式)で研磨ツールの輪郭形成およびドレス処理を実施するために用いられる。 In a polishing machine, a dressing tool is often provided in addition to the polishing tool, and is used as necessary for dressing the polishing tool. Modern polishing machines typically have a dressing tool that is rotationally driven and is used to perform contouring and dressing of the polishing tool in an automatic CP control scheme (automatic path control scheme).
これが、たとえばギア歯の研磨マシン加工に関する場合、研磨ツールの研磨表面(作用表面)は、ギア歯の十分な品質を担保できるように所定時間が経過した後に再び所望の形状(プロファイル)を有するように処理する必要がある。 For example, when this relates to gear tooth polishing machine processing, the polishing surface (working surface) of the polishing tool again has the desired shape (profile) after a predetermined time so as to ensure sufficient quality of the gear teeth. Need to be processed.
ドレス処理は、この目的を実現するために必要であり、プロファイルドレス処理方法、または輪郭形成・ライン単位ドレス処理方法(line-by-line dressing method)を用いることができる。プロファイルドレス処理では、ドレスツールは、研磨ツールのフランク面に線形接触し、ライン単位ドレス処理では、スポット状に接触する。研磨ツールの寸法上の正確性は、ドレス処理により再現される。さらに研磨ツールは、ドレス処理の際に再び鋭利に研がれる。 The dressing process is necessary to realize this purpose, and a profile dressing method or a contour forming / line-by-line dressing method can be used. In the profile dressing process, the dressing tool makes linear contact with the flank surface of the polishing tool, and in the line unit dressing process, it comes into contact with a spot shape. The dimensional accuracy of the polishing tool is reproduced by the dressing process. In addition, the polishing tool is sharpened again during dressing.
以下の説明は、研磨マシンに関するものであり、そのドレス処理は、ドレスローラまたはドレスディスクを用いるプロファイルドレスまたはフォーム(形態)ドレスの原理に基づくものである。プロファイルドレスローラまたはプロファイルドレスディスクの回転に関して、ドレスローラの表面形状(ジオメトリ)は、研磨ディスクの表面形状/輪郭を形成する際に考慮される。また研磨ディスクの表面形状は、ワークピースの表面形状の説明に考慮される。これらのドレスツールは、大量生産時の複雑なプロファイルに特に適している。回転する形態ドレスローラまたはフォーム(形態)ドレスディスクは、コントローラで事前設定された経路に沿ったCNC(コンピュータ数値制御)経路制御された軌跡に従い、研磨ツールの輪郭を形成または補正するものである。ダイヤモンド成形プレートは、ドレスツールとして用いられ、レーザ技術を用いて研磨ツールの表面形状に精密に適合させることができる。 The following description relates to a polishing machine, the dressing of which is based on the principle of a profile dress or foam dress using a dressing roller or dressing disc. With respect to the rotation of the profile dressing roller or profile dressing disc, the surface shape (geometry) of the dressing roller is taken into account when forming the surface shape / contour of the abrasive disc. Also, the surface shape of the polishing disk is taken into account in the description of the surface shape of the workpiece. These dressing tools are particularly suitable for complex profiles during mass production. The rotating form dressing roller or form (form) dressing disk forms or corrects the contour of the polishing tool according to a CNC (Computer Numerical Control) path controlled path along a path preset by the controller. The diamond shaped plate is used as a dressing tool and can be precisely matched to the surface shape of the polishing tool using laser technology.
フォームドレス処理およびプロファイルドレス処理は、研磨ツールのドレス処理に実質的な影響を与え得る数多くの変数に依存する。フォームドレス処理の場合、特に、フォームドレスローラまたはフォームドレスディスクの表面形状およびオーバーラップ度(重なり度合い)が重要な役割を果たす。プロファイルドレスローラまたはプロファイルドレスディスクの場合、ドレス処理の結果に対して、カバーリングの品質が特に重要である。 Foam dressing and profile dressing depends on a number of variables that can have a substantial impact on the dressing process of the polishing tool. In the case of foam dressing, the surface shape and the degree of overlap (overlapping degree) of the foam dressing roller or foam dressing disk play an important role. In the case of a profile dressing roller or profile dressing disc, the quality of the covering is particularly important for the result of the dressing process.
本発明の範囲におけるドレスツールとして、CNC経路制御されたドレスローラまたはドレスディスクが好適に用いられる。ドレスツールは、以下説明するが、マシンベッドまたはマシンの固定部品もしくは可動部品上で回転駆動できるように確実に固定される。ドレスツールに対して研磨ツールを移動させる軸のCNC制御移動を採用する特別な場合では、ドレスツールがドレス軸の周りにのみ回転するところ、ドレス処理に必要な経路制御が実行される。 As a dressing tool within the scope of the present invention, a CNC-controlled dressing roller or dressing disk is preferably used. As will be described below, the dressing tool is securely fixed so that it can be rotationally driven on a machine bed or a fixed or movable part of the machine. In the special case of adopting the CNC controlled movement of the axis for moving the polishing tool relative to the dressing tool, the path control necessary for the dressing process is executed when the dressing tool rotates only around the dressing axis.
ドレスツールを用いてドレス処理するための1つの要件は、ドレスツールと研磨ツールの間で、相対的なドレス(研磨)移動を行い得ることである。ドレスツールは、ドレス処理される研磨ツールと同じ方向または逆の方向に回転することができる。回転ドレスツールの場合、研磨ツールとドレスツールの間の速度比はドレス処理結果に影響を与える変数である。 One requirement for dressing with a dressing tool is that a relative dressing (polishing) movement can occur between the dressing tool and the polishing tool. The dressing tool can rotate in the same direction as the dressing polishing tool or in the opposite direction. In the case of a rotating dressing tool, the speed ratio between the polishing tool and the dressing tool is a variable that affects the dressing result.
プロファイルドレスローラまたはプロファイルディスクを用いてドレス処理を行う場合、相対速度は、ドレスツールと研磨ツールの外周速度の差に等しい。外周方向の相対速度を形成するためには、ドレス処理に独立した回転駆動部(回転ドライブ)を設ける必要がある。 When dressing is performed using a profile dressing roller or profile disk, the relative speed is equal to the difference between the peripheral speeds of the dressing tool and the polishing tool. In order to form the relative speed in the outer circumferential direction, it is necessary to provide a rotation drive unit (rotation drive) independent of the dressing process.
プロファイルドレス処理の場合、研磨ツールのプロファイル精度、実際の運転、および軸の振れもまた、重要な役割を果たす。 In the case of profile dressing, the profile accuracy of the polishing tool, actual operation, and shaft runout also play an important role.
より良好な再現性を有するドレス結果が得られるため、ほとんど排他的に、フォームローラがより新しい研磨マシン上のドレスツールとして用いられている。これらは、研磨ディスク幅より小さい機能幅(活性幅)で特徴付けられる。形成されるプロファイルは、典型的には、経路コントローラを用いて形成される。これらのフォームローラは、きわめて高い自由度で利用可能である。 Almost exclusively, foam rollers are used as dressing tools on newer polishing machines, since dressing results with better reproducibility are obtained. These are characterized by a functional width (active width) smaller than the abrasive disc width. The profile that is formed is typically formed using a path controller. These foam rollers are available with a very high degree of freedom.
曲がり歯傘歯車(スパイラルベベルギヤ)のチップ除去製造では、単一指標方法と連続方法とは区別され、連続単一方法と呼ばれる。単一指標方法とは、不連続方法である。 In chip removal manufacturing of a bent bevel gear (spiral bevel gear), the single indicator method and the continuous method are distinguished, and the continuous single method is called. The single index method is a discontinuous method.
図1は、プロファイル研磨ディスク10とワークピース1(ここでは平歯車)の概略的な側方断面図である。プロファイル研磨ディスク10は、研磨ツールの回転軸R1(ここでは単にツール回転軸という。)の周りに回転し、ワークピース1がワークピース軸2の周りに回転する。ワークピース軸2は、図1には図示されておらず、図面の紙面に対して垂直な方向である。プランジ移動E1に関し、プロファイル研磨ディスク10は、2つの歯2,3で画定される歯間ギャップ内に押圧される。歯間ギャップをマシン加工した後、プロファイル研磨ディスク10を後退させ、ワークピース1は指標回転(間欠回転)を行う。そしてプロファイル研磨ディスク10は、別の歯間にプランジ(押圧)し、各歯間の歯ブランクを順次マシン加工する。
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a
とりわけへベルギアの硬質マシン加工のための重要な方法は研磨である。幾何学的条件が複雑であるため、硬質マシン加工は、「歯間ギャップ毎」の不連続な操作により行われている。ここで用いられるポット状の研磨ディスクのほとんどは、ドレス処理することができる。図2は、冠歯車1の2つの歯2,3の歯間ギャップにあるポット状研磨ディスク10の部分的拡大図である。ポット状研磨ディスク10は断面が図示されている。
In particular, polishing is an important method for machining hard gears of Hebel gears. Due to the complicated geometric conditions, hard machining is performed by discontinuous operations "every interdental gap". Most pot-shaped polishing discs used here can be dressed. FIG. 2 is a partially enlarged view of the pot-
図3は、回転駆動可能なドレスディスク30を有する研磨マシン100において、こうしたポット状研磨ディスク10をどのようにドレス処理することができるかについて、概略的に図示するものである。図示する瞬間において、ドレスディスク30は、研磨ディスク10の外側周縁部をドレス処理している。このため、ドレスディスク30は、研磨ディスク10の外側であってその上方に載置される。研磨ディスク10の内側をドレス処理するために、CNC制御を用いて、研磨ディスクの内側にある別の位置にドレスディスク30を移動させ、回転方向を逆転させる。図3において、研磨ディスク10のプロファイル28の内側をドレス処理する位置に配置されたドレスディスク30を破線で示す。研磨マシン100のCNCコントローラ(経路コントローラ)50は、CNC制御により研磨ディスク10のプロファイル28に沿ってドレスディスク30を案内することにより、研磨ディスク10に対して必要なプロファイルを送信する。図3において、信号I1,I2は、対応するCNC制御信号を示す。
FIG. 3 schematically shows how such a pot-
高精度ワークピースマシン加工は、寸法および形状の正確性の公差が小さい研磨ディスク10を用いた場合にのみ実現することができる。常に、研磨ツールの状態を処理できるように担保しておく必要がある。
High-precision workpiece machining can only be achieved using the
すなわち、いつ、どの程度の頻度で研磨ディスク10をドレス処理しなければならないかを決定するために、これまで経験的な値が用いられることがしばしばあった。研磨プロセスおよびワークピース1の大きさに基づいて、ワークピース毎に1回または複数回、研磨ツール10をドレス処理する。研磨ツール10および/またはドレスツール30が摩耗すると、研磨されるワークピース1の特性が悪影響を受け得る。
That is, empirical values have often been used so far to determine when and how often the
マシンツールは、たとえばマシン加工中またはマシン加工の中断時にワークピース1を測定できる座標走査センサを備えていることが知られている。しかしながら、実験によれば、こうした座標走査センサは、ドレスディスク30または研磨ツール10を測定するのに適したものではないように考えられる。ドレスディスク30は、典型的には、多結晶性ダイヤモンドもしくは天然ダイヤモンド、または別の高硬度材料で被膜される。とりわけ、ドレスツール30の実際の表面形状を解明できるように、ドレスツール30のトポグラフィに沿ってライン毎に研磨することによりルビー触覚器を案内する必要があるので、座標走査センサのルビー触覚器は、ドレスツール30等に接触すると急激に破壊されることがある。研磨ツール10は、ドレスツール30ほど硬いコーティングを有していない。しかし、研磨ツール10の表面は、有効表面粗さに依存するが、比較的に粗く、滑らかでない(粒でできたものである)。したがって、莫大な時間をかけなければ、研磨ツール10の実際の表面形状を究明することはできない。さらに研磨ツール10が粒状性を有するため、こうしたトポグラフィ測定は正確でない。
It is known that a machine tool is provided with a coordinate scanning sensor that can measure the
したがって、この目的は、ドレスツールが摩耗または損傷したかによらず、ドレス処理可能な研磨ツールを有する研磨マシンで実現される可能性を提供することである。好適にも、自動マシン加工装置で用いられるアプローチを開発することができる。 Therefore, this objective is to provide the possibility to be realized in a polishing machine with a dressing polishing tool, regardless of whether the dressing tool is worn or damaged. Advantageously, an approach for use in automated machining equipment can be developed.
本発明によれば、CNC制御(研磨)マシン内のドレス軸の周りに回転駆動できるように実装されたドレスツールのトポグラフィ偏差(トポグラフィのばらつき)を特定する方法が提供される。このCNC制御マシンは、ツール回転軸上に軸固定され、ドレスツールを用いてドレス処理できる研磨ツールを有する。すなわち、これはドレス処理可能な研磨ツールである。ドレスツールは、当初、目標とする表面形状を有し、1つまたはそれ以上の研磨ツールをドレス処理した後、状況により目標とする表面形状から外れた実際の表面形状を有する。本発明は、(研磨)マシン内で以下の方法ステップを実行する点に特徴を有する。すなわち、この方法は、
a)研磨ツールに対するドレスツールの相対的移動を実行するステップと、この相対的移動を実行しているときに、ドレスツールの少なくとも1つの輪郭領域が研磨ツールの転写領域に転写され、
b)CNC制御マシン内で研磨可能な材料で構成されたプランジ本体を提供するステップと、
c)研磨ツールの転写領域をプランジ本体に近接するように移動させる相対的送込移動を実行するステップと、
d)研磨ツール回転軸の周りの研磨ツールの回転動作を実行するステップと、
e)研磨ツールの転写領域をプランジ本体の構成材料に押圧する相対的プランジ移動を実行するステップと、相対的プランジ移動を実行しているときに、プランジ本体の写像領域に対する転写領域のトポグラフィの転写がネガトポグラフィの形態で実行され、
f)座標走査センサを用いて、プランジ本体のトポグラフィの自動走査動作を実行するステップと、
g)座標走査センサからの走査信号をコンピュータに送信するステップと、
h)コンピュータを用いて、座標情報に関する少なくとも1つの事項を計算により特定するステップとを有し、この事項はドレスツールの実際の表面形状について記述できる。
According to the present invention, there is provided a method for determining a topography deviation (topography variation) of a dressing tool mounted so as to be rotationally driven around a dress axis in a CNC control (polishing) machine. This CNC control machine has a polishing tool that is fixed on a tool rotation axis and can be dressed using a dressing tool. That is, this is a dressing polishing tool. The dressing tool initially has a target surface shape and, after dressing one or more polishing tools, has an actual surface shape that deviates from the target surface shape in some circumstances. The invention is characterized in that the following method steps are carried out in a (polishing) machine. That is, this method
a) performing a relative movement of the dressing tool relative to the polishing tool, and when performing this relative movement, at least one contour region of the dressing tool is transferred to a transfer region of the polishing tool;
b) providing a plunge body composed of a material that can be polished in a CNC controlled machine;
c) performing a relative feed movement to move the transfer area of the polishing tool closer to the plunge body;
d) performing a rotational motion of the polishing tool about the polishing tool rotation axis;
e) performing relative plunge movement to press the transfer area of the polishing tool against the constituent material of the plunge body, and transferring the topography of the transfer area to the mapping area of the plunge body when performing the relative plunge movement. Is performed in the form of negative topography,
f) performing a topographic automatic scanning operation of the plunge body using a coordinate scanning sensor;
g) sending a scanning signal from the coordinate scanning sensor to the computer;
h) using a computer to identify at least one item relating to the coordinate information by calculation, which can describe the actual surface shape of the dressing tool.
すべての実施形態において、複数の前記ステップのうち一部のステップを同時に、または時間的に重複して実行することができる。これは、たとえばステップc)およびd)、ならびにおそらくはステップe)に関連する。 In all the embodiments, some of the plurality of steps may be executed simultaneously or overlapping in time. This relates for example to steps c) and d) and possibly to step e).
したがって本発明は、ドレスツールの領域を研磨ツールの転写領域に転写するために、マシンの研磨ツールを転写手段して用いる新規な方法を提供する。そして、この転写領域は、プランジ本体に写像され、座標走査センサを用いて走査される。マシン内の座標関係が知られているため、プランジ本体上で特定される測定値から、ドレスツールのトポグラフィがどのように現れるか、および/またはドレスツールが事前設定された標準から逸脱しているか否か、および/またはドレスツールが事前設定された目標となる値から逸脱しているか否か、計算することができる。 Accordingly, the present invention provides a novel method of using a machine polishing tool as a transfer means to transfer a dressing tool region to a polishing tool transfer region. This transfer area is then mapped onto the plunge body and scanned using a coordinate scanning sensor. Because the coordinate relationships within the machine are known, how the topography of the dressing tool appears from the measurements identified on the plunge body, and / or does the dressing tool deviate from preset standards And / or whether the dressing tool deviates from a preset target value.
好適には、コンピュータにより実行される座標変換を用いて、特定された測定値をドレスツールに関連する記述に変換することができる。 Preferably, the computer-implemented coordinate transformation can be used to transform the identified measurements into a description associated with the dress tool.
ドレスツールおよび走査センサがマシンの両方が特定の位置に配置されるため、本発明はとりわけ正確に動作する。したがって、正確な関係が提供され、本発明の範囲において好適に利用される。 The present invention operates particularly accurately because both the dressing tool and the scanning sensor are located at a particular position in the machine. Accordingly, an exact relationship is provided and is preferably utilized within the scope of the present invention.
特に自動的な大量生産の分野において、磨耗したドレスツールを用いて不具合のある研磨ツールが生産され、こうした研磨ツールを用いて不適切な歯車が生産される前の適時に、本発明を用いて、これを阻止することができる。 In particular in the field of automatic mass production, a worn polishing tool is used to produce a defective polishing tool, and with this polishing tool, the present invention is used in a timely manner before inappropriate gears are produced. This can be prevented.
本発明を利用することにより、研磨マシンは、より安価になり、特定の状況下において、マシン加工をより正確に行うことができる。 By utilizing the present invention, the polishing machine becomes cheaper and the machining can be performed more accurately under certain circumstances.
本発明は、CNC制御された曲がり歯傘歯車の研磨マシンや平歯車の研磨マシンに採用することができる。 The present invention can be employed in a CNC-controlled bevel gear polishing machine and a spur gear polishing machine.
本発明は、マシン性能の最適化した利用、ドレス処理工程の自動化の改善、および不良率が低く、再現性の高い超高精度を可能にするものである。 The present invention enables optimized use of machine performance, improved automation of the dressing process, and high precision with high reproducibility and low defect rate.
本発明は、ドレスローラの交換時期を長くして、ドレスローラを過剰に頻繁に交換することを防止することができる。本発明を採用することにより、プロファイルの再現性をより高くし、ドレスローラの寿命を伸ばすことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the dress roller from being excessively frequently replaced by extending the dress roller replacement time. By adopting the present invention, the profile reproducibility can be increased and the life of the dressing roller can be extended.
本発明に係る方法によれば、ドレスツールがある程度摩耗した場合であっても、研磨ツールをドレス処理するために使用することができるように、マシン内の事前設定(プログラム)されたドレスツールのドレス処理動作を実施することができる。このように、ドレスツールの交換時期を最適化することができる。 According to the method of the present invention, a pre-configured (programmed) dressing tool in the machine is used so that the polishing tool can be used for dressing even if the dressing tool is worn to some extent. A dressing operation can be performed. In this way, the dress tool replacement time can be optimized.
これは、経路特定方法である。 This is a route identification method.
本発明は、ダイヤモンドコーティング、窒化ホウ素コーティング(たとえば立方晶窒化ホウ素、CBN(登録商標))、炭化ケイ素コーティング、および酸化アルミニウムコーティングを有する研磨ツールのすべてに対して適用することができる。 The present invention can be applied to all polishing tools having diamond coatings, boron nitride coatings (eg, cubic boron nitride, CBN®), silicon carbide coatings, and aluminum oxide coatings.
きわめて良好な制度を実現するために、研磨マシンは、ときどき、マシンベッドに固定的に接続されたダイヤモンドドレスローラとともに設けられる。すなわちダイヤモンドドレスローラは、(自らの回転軸を除いて)追加的なマシン軸を必要としない。このような場合、実施形態に依存するが、研磨ツールを回転させながら、ダイヤモンドドレスローラに近づけるように移動させ、研磨により、プランジ本体に写像することができる。 In order to achieve a very good regime, the polishing machine is sometimes provided with a diamond dress roller fixedly connected to the machine bed. That is, the diamond dress roller does not require an additional machine axis (except for its own axis of rotation). In such a case, depending on the embodiment, the polishing tool can be moved so as to approach the diamond dress roller while being rotated, and can be mapped onto the plunge body by polishing.
プランジ本体の静的剛性および動的剛性、ならびに軸固定または固定が、この方法の正確性に大きな影響を与える。したがって、プランジ本体は、すべての実施形態において、マシンに固定的に接続され、好適にはマシンベッドに固定的に接続される。 The static and dynamic stiffness of the plunging body and the axial fixation or fixation have a great influence on the accuracy of this method. Thus, the plunge body is fixedly connected to the machine and preferably fixedly connected to the machine bed in all embodiments.
好適には、すべての実施形態において、研磨により、表面形状がプランジ本体に写像されるときに、冷却ノズルがプランジ本体の領域に固定されて、冷却用潤滑油の注入を最適化することができる。 Preferably, in all embodiments, when the surface shape is mapped to the plunge body by polishing, the cooling nozzle is secured to the area of the plunge body to optimize the injection of cooling lubricant. .
添付図面を参照して、例示的な実施形態に基づいて、本発明のさらなる詳細および利点について以下説明する。
本願明細書で用いられる用語は、関連する刊行物および特許でも用いられている。しかし、これらの用語は、発明をより十分に理解するためにのみ用いられる点を留意されたい。本発明の理念および特許クレームの保護範囲は、特別に選択された用語の解釈により限定されるものではない。本発明は、他の用語体系および/または技術分野に容易に転用することができる。したがって、これらの用語は別の技術分野に適用させることができる。 Terms used herein are also used in related publications and patents. However, it should be noted that these terms are only used for a better understanding of the invention. The spirit of the invention and the scope of protection of patent claims are not limited by the interpretation of specially selected terms. The present invention can be readily transferred to other terminology and / or technical fields. Therefore, these terms can be applied to other technical fields.
各図面は、概略的なものであり、実寸大のものではない。 Each drawing is schematic and is not to scale.
大幅に簡略化した図4の概略図に基づいて、本発明の原理について以下説明する。図4は、研磨マシン100の必須の構成部品、およびこれらの構成部品の基本的な(相対的な)移動を示すものである。
The principle of the present invention will be described below on the basis of the greatly simplified schematic diagram of FIG. FIG. 4 shows the essential components of the polishing
(プロファイル)研磨ディスク10の側面が図示され、研磨ディスクはツール軸R1の周りで回転するように駆動することができる。研磨ディスクの回転動作は符号ω1で表される。(フォーム)ドレスディスク30が同様の縮尺で図示されている。ドレスディスク30は、ドレス軸R3の周りで回転するように駆動することができる。この回転動作は符号ω3で表される。図4の概略図を複雑にしないようにするため、いわゆるマシン加工移動に従って、ドレスディスク30を研磨ディスク10に対して移動させる様子をブロック矢印(太矢印)Z1で示す。対応する移動Z1は、ドレスディスク30または研磨ディスク10により実施することができる。これは、研磨ディスク10がワークピース1(たとえば図1に係るワークピース1)の歯間ギャップに案内されるときに実施されるマシン加工移動とは関係がなく、むしろ従来技術として広く知られたようにドレスディスクを用いて研磨ディスク10の定期的なドレス加工(ドレス処理)に関連するものである。通常、マシン加工移動Z1は、3次元空間におけるCNC制御された相対的な移動である。
(Profile) A side view of the
本発明によれば、研磨ディスク10に対し、ドレスツール30を所定期間毎に予定した相対的移動を実施し、これをここではZ2として表す。この相対的移動Z2を行っている間、ドレスツール30の少なくとも1つの輪郭領域が、研磨ツール10またはこの作業のためにチャック(軸固定)された特別の研磨ツールの転写領域TBに転写される。この特別の研磨ツールは、ドレスツール30を測定するためにのみ用いられる研磨ツールである。転写領域TBの用語は、ワークピース(たとえば、図1に示すワークピース1)を研磨マシン加工するために用いられる研磨ツール10の領域ではないことを示すために用いられ、または特別の研磨ツールの領域に関連することを示すために用いられ、この特別の研磨ツールはワークピースの研磨マシンのために用いられるものではない。図4に示す研磨ディスクにおいて、転写領域TBは、たとえば図4に示すように一方の端部表面11に形成することができる。ブロック矢印は、相対的移動Z2を示すが、図示された実施例の転写領域TBに対して斜め方向に向いている。
In accordance with the present invention, the dressing
本発明の必須のステップとして、ドレスツール30の輪郭領域が研磨ツール10の転写領域TBに転写される。好適には、ドレスツール30の輪郭領域のみが転写され、これが研磨ディスク10の定期的なドレス処理中に用いられる。ドレスツール30の他のすべての領域のイメージ形成が絶対に必要とは限らない。
As an essential step of the present invention, the contour area of the
ここで次のステップとして、相対的なインフィード(送込み)移動Z3が実施され、図4では、別のブロック矢印で示されている。この相対的インフィード移動Z3に関連して、プランジ本体40に接近するように研磨ツール10の転写領域TBを移動させ、プランジ本体は、マシン内で移動可能な本体部に対して静止し、または本体部に固定されている。図4において、プランジ本体40は、長方形(たとえば長方形状のシート金属部材)として図示されている。プランジ本体40の静的剛性または動的剛性および把持または固定が、本発明に係る方法の正確性に大きな影響を与え、プランジ本体40は、すべての実施形態において、好適にはマシン100に固定的に接続され、好適にはマシンベッドに固定的に接続される。こうした固定的な接続(必要ならば、着脱自在である固定的な接続)を、図4では参照符号41で表している。
Here, as a next step, a relative infeed movement Z3 is performed, which is indicated by another block arrow in FIG. In relation to this relative infeed movement Z3, the transfer area TB of the polishing
そして研磨ツール10の回転軸R1の周りの回転動作ω1が実施されるとともに、予定した相対的なプランジ移動の範囲内で、研磨ツール10の転写領域TBがプランジ本体40を構成する部材にプランジ(押圧)される。転写領域TBのトポグラフィの転写がネガ(陰画)のトポグラフィの形態で実施されるように、予定した相対的なプランジ移動が実施され、すなわち研磨ツール10の転写領域TBはプランジ本体40に「写像」される。転写領域TBは、ドレスディスク30の輪郭を用いて先にマシン加工されているので、転写領域TBのトポグラフィが転写されるとき、ドレスディスク30の輪郭のネガの「写像」がプランジ本体40上に実施される。本発明の範囲において、研磨ツール10の転写領域TBは、形態を伝える仲介物(橋渡し役)としてのみ用いられる。
Then, the rotation operation ω1 around the rotation axis R1 of the polishing
ドレスディスク30の瞬間的な実際の形態がプランジ本体40に転写された後、プランジ本体40のネガのトポグラフィ(ネガ形態NFともいう。)が、マシン100の自動走査動作により、座標走査センサを用いて検出される。座標走査センサにより検出された走査信号は、コンピュータへ送信される。このコンピュータは、すべての実施形態においてマシン100の一部であってもよいし、通信技術を用いてマシン100に接続可能な(現場の)コンピュータであってもよい。
After the instantaneous actual form of the
コンピュータを用いて、座標情報の少なくとも1つの項目を計算で特定することにより、ドレスツール30の実際の表面形状について説明することができる。この座標情報の項目は、たとえばドレスツール30の瞬間的な最大値であってもよい。
The actual surface shape of the
図5A〜図5Dを参照して、相当に簡略化した具体例に基づいて、上記原理をさらに明確に以下説明する。 With reference to FIGS. 5A to 5D, the above principle will be described more clearly below based on a considerably simplified example.
図5Aは、ドレスツール30を図4に比して90度だけピボット回転させた後に(特別な場合には、ドレスツール30を元の位置に配置したままで研磨ツール10を回転させることができる)、ドレスツール30が研磨ツール10の端部表面11の転写領域TBに相対的移動Z2の範囲で押圧(プランジ)する様子を示す。簡略化して分かり易くするために、図示した実施例においては、ドレスツール30は、ツール軸R1の方向と平行に転写領域TBに押圧する。少なくともこの押圧(プランジ)ステップの間、ドレスツール30および研磨ツール10の両方が回転し(すなわち、ω1≠0;ω3≠0)、ツール軸R1と同心円上にリング状の「トラック」が転写領域に形成される。この「トラック」は、ドレスツール30の輪郭のネガ形態NFを表す。
FIG. 5A shows that the polishing
研磨ツール10の粗い表面を走査(スキャン)することは、上述のように、不都合と関連するので、次のステップで、このネガ形態NFがプランジ本体40に転写される。このステップは、図5Bに概略的に図示されている。このステップにおいて、相対的インフィード(送込み)移動Z3が実行され、この相対的インフィード移動の範囲において、研磨ツール10の転写領域TBが、静止した(マシン100に固定された)プランジ本体40に近接するように移動するか、またはマシン内で移動可能なプランジ本体40の方向に移動する。図5Bでは、プランジ本体40は長方形(たとえば長方形状のシート金属部材)として図示されている。
Since scanning the rough surface of the polishing
図5Cは、予定した相対的押圧移動を実施することにより、研磨ツール10の転写領域TBがプランジ本体40の構成部材に転写される様子を示すものである。プランジ移動Z4を実行している間、転写領域TBのトポグラフィがプランジ本体40に転写される。ドレスツール30のトポグラフィまたは輪郭に関連して、プランジ本体40に転写された形態は、ポジのトポグラフィ(ポジ形態PFともいう。)
FIG. 5C shows a state in which the transfer region TB of the polishing
図5Dに概略的に示すように、このポジ形態PFを度量衡学的に検出できるようにするためには、座標走査センサ151を用いて、プランジ本体40のトポグラフィPFの自動走査動作を実施する。静止した固定プランジ本体の場合には、感触器(フィーラー)が衝突しないように走査させる必要がある。プランジ本体が可動式本体に固定された場合、この本体は、最適な位置に移動することができる。この走査は、接触式または非接触式に行うことができる。この目的に適したさまざまな方法および手段が知られており、当業者ならば問題なく使用することができる。図5Dの座標系Kにより、ポジ形態PFを走査するために、座標走査センサ151をポジ形態PFに対応させて案内することができる。走査中、走査信号s1が出力される。この走査信号s1は、図5Dの破線で示すように、座標走査センサ151からコンピュータ150に送信される。
As schematically shown in FIG. 5D, in order to be able to detect this positive form PF in a metrological manner, an automatic scanning operation of the topography PF of the
走査信号s1に基づいて、コンピュータ150は、たとえば全体的なポジ形態PF、または必要に応じてポジ形態PFの1つまたはそれ以上の詳細態様を決定(計算)する。1つまたはそれ以上の座標変換において、コンピュータ150は、走査信号s1から直接的に、または中間的なステップを介して、ドレスツール30の実際の表面形状に関して記述できる座標情報の少なくとも1つの事項を決定することができる。当分の間は、すべての転写ステップがロスなく実施され、不正確性が生じないと仮定する場合、プランジ本体40に対するポジ形態PFは、ドレスツール30の瞬間的な実際の形態または実際の表面形状に1対1で対応する。ドレスツール30が単純で、かつ軸R1に平行な直線的な押圧(プランジ)移動を用いて転送領域に押圧されたとする場合にのみ、この単純化した仮定は適用される。プランジ移動ステップ中にさらなる動作が実行された場合(たとえば、研磨ツール10に対してドレスツール30を相対的にピボット回転させた場合)、ドレスツール30の実際の形態または実際の表面形状を特定/計算するときに、相対的移動を考慮する必要がある。これらの相対的移動が予定した相対的なプランジ移動に関係するため、すべての場合において、相対的移動を考慮する必要がある。すなわち、コンピュータ150は、これらのプランジ移動Z4を知っておく必要があり、または座標系Kにおいて画像形成することができる。
Based on the scanning signal s1, the
本発明により実施される転写ステップは、実際にやってみると、常に正確でないので、実際の態様または実際の表面形状を特定/計算する場合には、許容誤差が含まれるものと理解する必要がある。 The transfer step performed by the present invention is not always accurate in practice, so it should be understood that tolerances are included when identifying / calculating actual aspects or actual surface shapes. is there.
たとえば、ドレスツール30の最大直径が時間とともに減少する(摩耗により直径が徐々に小さくなる)場合には、図5Dに示すポジ形態PFも同様に徐々に小さくなる。ドレスツール30の(軸R3に平行な方向の)厚みが時間とともに小さくなる(摩耗により厚みが徐々に小さくなる)場合、図5Dに示すポジ形態PFも同様に徐々に狭くなる。
For example, when the maximum diameter of the
好適には、ドレスツール30を用いた研磨ディスク10のドレス処理中に、相対的なマシン移動(ドレス移動)に的確に適応させる目的のために、本発明に従い、上述した座標情報の少なくとも1つの事項を用いる。たとえば、ドレスツール30の最大直径が小さくなった場合、その状況にもかかわらず、研磨ディスク10と接触したままドレスツール30を移動させることができるように、図5Aに示す相対的インフィード(送込み)移動Z2を大きくする必要がある。コンピュータ150は、この事実から座標情報のさまざまな事項をすでに導き出すことができる。たとえば、新しいドレスディスク30を用いる(すなわちドレスディスク30目標となる形態を有する)とき、座標z2=0で研磨ディスク10と転写領域TBとが接触する場合、後の時点で、摩耗したドレスディスク30のプランジ処理中、座標位置z2で接触する時点で、接触を決定することができる。たとえば、接触時点での座標z2が1mm(z2=1mm)である場合、ドレスディスク30の半径は1mmだけ小さくなっている。
Preferably, for the purpose of accurately adapting to relative machine movement (dress movement) during dressing of the
ドレスツール30のトポグラフィまたは輪郭のその他の変化により、通常、周方向の縮小の追加をもたらす(周方向にさらに縮小させるので)、好適な実施形態では、CNC制御動作シーケンスは、変化する実際のトポグラフィに対して2次元または3次元で適用される。
The topography or other changes in the contour of the dressing
本発明に係る1つの実施形態によれば、ドレスツール30を交換すべきときに達した場合の少なくとも1つの制限値を予め設定することができる。
According to one embodiment of the present invention, at least one limit value can be preset when the
追加的または択一的に、たとえば座標走査センサ151を用いて、または別の走査ツールもしくは走査センサを用いて、プランジ本体40上のポジ形態PFの表面を観察して、センサ信号を解析することにより、ドレスツール30の表面変化を適時に認識することができる。マシン100に設けた座標走査センサ151に追加して、こうした別の走査ツールまたは走査センサを設けてもよい。
Additionally or alternatively, the sensor signal is analyzed by observing the surface of the positive form PF on the
図6は、図2の研磨マシン100の概略的な側面図であって、研磨カップ歯車10の部分的な断面が図示され、研磨マシン100は、プランジ本体40と座標走査センサ151とを備えている。
FIG. 6 is a schematic side view of the polishing
図6に示す具体的な実施形態において、研磨ツール10として研磨ディスクが用いられ、研磨ディスクは、後方領域12に転写領域TBを有する(ここではツールスピンドル101の方向に面している)。転写領域TBは、わずかに円錐台状表面に沿ったリング状に延びている。
In the specific embodiment shown in FIG. 6, a polishing disk is used as the polishing
すべての実施形態において、プランジ本体40は、マシンベッド102に直接的に接続されるか、またはマシン100内で移動可能な本体に接続される。好適には、すべての実施形態において、安定実装部42を用いて、プランジ本体40を一定の位置に安定して軸固定することができる。図示した実施形態において、CNC制御動作による問題が生じることなく、研磨ツール10の転写領域TBと最前領域43との間の必要とされる接触が得られるようにプランジ本体40の最前領域43が配置される。図示された実施例では、研磨ツール10を含むツールスピンドル101は、接触するために、z2方向とは反対方向であって、おそらくはR1軸とは平行な直線的移動を行う必要がある。
In all embodiments, the
図6に示すように、座標測定システム160の一部として、座標走査センサ151は、すべての実施形態において、マシン100のマシンベッド102に接続されることが好ましい。座標測定システム160は、測定タワー161を備え、測定タワーは、たとえば正確に案内された可動式ブーム162を有する。ブーム162は、たとえばクリンゲルンベルク株式会社(Klingelnberg GmbH)の欧州特許第1589317B1号に記載された平行四辺形構造を有するキャリッジシステムを有していてもよい。測定タワー161に記載された座標系Kは、本発明に係るすべての実施形態で用いられる3次元測定システム160であることを示すものである。
As shown in FIG. 6, as part of the coordinate
ドレスツール30の相対的なトポグラフィが転写領域TBに接触できるようにするためには、上述のように、対応する相対的動作を行う必要がある。対応する軸がここに図示されている。相対的移動は、好適には、本発明に係るすべての実施形態において、CNCコントローラ50により制御/調整される。
In order to allow the relative topography of the
図6には、CNCコントローラ50が上記コンピュータ150の機能を果たすことが可能であること、およびその逆も可能であることが図示されている。ただし、CNCコントローラ50およびコンピュータ150は独立して具現化することができる。
FIG. 6 illustrates that the
本発明は、すべての実施形態において、CNC制御マシン100内で用いられることが好ましく、CNC制御マシンは、CNCコントローラ50、および研磨ツール10を回転駆動可能に固定するためのツールスピンドル101を有する。さらにマシン100は、ドレスツール30を含むドレススピンドル31を有するデバイス32を有する。マシン100は、走査センサ151を担持する座標測定システム160を有する。マシン100は、これに接続されたプランジ本体40を追加的に有する点において区別される。研磨ツール10がツールスピンドル101のツール軸R1の周りに回転しているとき、研磨ツール10の転写領域TBがプランジ本体40に接触するように研磨ツール10を移動させることができるように、プランジ本体40はマシン100の内部に配設される。さらに、研磨ツール10がツールスピンドル101のツール軸R1の周りに回転しているとき、および/またはドレスツール30がドレススピンドル31のドレス軸R3の周りに回転しているとき、ドレスツール30が研磨ツール10の転写領域TBに接触するようにドレスツール30を移動させることができる。
The present invention is preferably used in the
好適には、マシン100のすべての実施形態は、ソフトウェアモジュールSM(図6参照)を有し、ソフトウェアモジュールは、座標測定システム160の信号を分析し、座標情報の少なくとも1つの事項を決定する目的で設計され、ドレスツール30の実際の表面形状について記述することができる。
Preferably, all embodiments of the
ソフトウェアモジュールSMは、好適には、すべての実施形態において、座標情報の事項を決定するために、少なくとも1つのコンピュータ座標変換が実施される。 The software module SM is preferably implemented in all embodiments with at least one computer coordinate transformation to determine matters of coordinate information.
好適には、本発明に係るすべての実施形態は、ドレスツール30の磨耗に対する再位置合わせ(再配置)または補償を有する。CNCコントローラ50および/またはコンピュータ150は、この目的のため、マシン100のCNC制御動作シーケンスに対して作用することができる。
Suitably, all embodiments according to the invention have a realignment or compensation for wear of the dressing
ソフトウェアモジュールSMは、好適には、すべての実施形態において、ドレスツール30が許容誤差の値から外れることを、ドレスツール30の実際の表面形状に関する記述が示す場合、および/または他の評価規準が合致する場合に、メッセージまたは信号が出力されるように設計される。
The software module SM is preferably used in all embodiments if the description of the actual surface shape of the
ソフトウェアモジュールSMは、好適には、すべての実施形態において、メッセージまたは信号がドレスツール30を交換させるように設計される。
The software module SM is preferably designed in all embodiments so that a message or signal causes the
1…ワークピース、10…研磨ディスク、11…研磨ツールの端部表面、30…ドレスディスク、31…ドレススピンドル、32…デバイス、40…プランジ本体、42…安定実装部、43…最前領域、50…CNCコントローラ、100…研磨マシン、101…ツールスピンドル、102…マシンベッド、150…コンピュータ、151…座標走査センサ、160…3次元座標測定システム、161…測定タワー、162…可動式ブーム、R1…ツール軸、R3…ドレス軸、ω1…研磨ディスクの回転動作、ω3…ドレスディスクの回転動作、TB…研磨ツールの転写領域、NF…ネガ形態、PF…ポジ形態、SM…ソフトウェアモジュール。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
CNC制御マシンは、ツール回転軸(R1)上に軸固定されたドレス処理可能な研磨ツール(10)を有し、
ドレスツール(30)は、目標とする表面形状を有し、
ドレスツール(30)は、CNC制御マシン(100)内の研磨ツール(10)をドレス処理した後、目標とする表面形状から外れた実際の表面形状を有し、
この方法は、
a)研磨ツール(10)に対するドレスツール(30)の事前設定された相対的移動を実行するステップと、この相対的移動を実行しているときに、ドレスツール(30)の少なくとも1つの輪郭領域が研磨ツール(10)の転写領域に転写され、ここで該転写領域は、ワークピースを研磨マシン加工するために用いられる研磨ツール(10)の領域ではない、
b)CNC制御マシン(100)内で研磨可能な材料で構成されたプランジ本体(40)を提供するステップと、
c)研磨ツール(10)の転写領域をプランジ本体(40)に近接するように移動させる相対的送込移動(Z3)を実行するステップと、
d)研磨ツールの回転軸(R1)の周りの研磨ツール(10)の回転動作(ω1)を実行するステップと、
e)研磨ツール(10)の転写領域をプランジ本体(40)の構成材料に押圧する、事前設定された相対的プランジ移動(Z4)を実行するステップと、相対的プランジ移動(Z4)を実行しているときに、プランジ本体(40)の写像領域に対する転写領域のトポグラフィの転写がネガトポグラフィの形態で実行され、
f)座標走査センサを用いて、プランジ本体(40)の写像領域におけるトポグラフィの自動走査動作を実行するステップと、
g)座標走査センサからの走査信号をコンピュータに送信するステップと、
h)コンピュータを用いて、座標情報に関する少なくとも1つの事項を計算により特定するステップとを有し、この事項はドレスツール(30)の実際の表面形状について記述できることを特徴とする方法。 A method for identifying a topographic deviation of a dressing tool (30) mounted so as to be rotationally driven around a dressing axis (R3) in a CNC control machine (100),
The CNC control machine has a dressable polishing tool (10) fixed on the tool rotation axis (R1),
The dressing tool (30) has a target surface shape,
The dressing tool (30) has an actual surface shape that deviates from the target surface shape after dressing the polishing tool (10) in the CNC control machine (100),
This method
a) performing a preset relative movement of the dressing tool (30) relative to the polishing tool (10) and at least one contour region of the dressing tool (30) when performing this relative movement; Is transferred to the transfer area of the polishing tool (10), where the transfer area is not the area of the polishing tool (10) used to machine the workpiece.
b) providing a plunge body (40) comprised of a material that can be polished in a CNC control machine (100);
c) performing a relative feed movement (Z3) to move the transfer area of the polishing tool (10) closer to the plunge body (40);
d) performing a rotational motion (ω1) of the polishing tool (10) about the rotational axis (R1) of the polishing tool;
e) performing a preset relative plunge movement (Z4) that presses the transfer area of the polishing tool (10) against the constituent material of the plunge body (40); and performing a relative plunge movement (Z4). The transfer of the topography of the transfer area to the mapping area of the plunge body (40) is performed in the form of a negative topography,
f) performing a topographic automatic scanning operation in the mapping region of the plunge body (40) using the coordinate scanning sensor;
g) sending a scanning signal from the coordinate scanning sensor to the computer;
h) using a computer to determine at least one item relating to coordinate information by calculation, the item being able to describe the actual surface shape of the dressing tool (30).
CNC制御マシン(100)は、CNC制御マシンまたはCNC制御マシン内で移動可能な本体に接続されたプランジ本体(40)をさらに備え、
研磨ツール(10)がツールスピンドル(101)のツール軸(R1)の周りで回転しているときに、研磨ツール(10)の転写領域(TB)がプランジ本体(40)に接触できるように、プランジ本体(40)がCNC制御マシン(100)の内部に配置され、
研磨ツール(10)がツール軸(R1)の周りで回転し、および/またはドレスツール(30)がドレススピンドル(31)のドレス軸(R3)の周りで回転しているときに、ドレスツール(30)を研磨ツール(10)の転写領域(TB)に接触させることができ、
ここでCNC制御マシン(100)は、ソフトウェアモジュール(SM)を有し、
ソフトウェアモジュール(SM)は、座標測定システム(160)の信号(s1)を分析し、座標情報の少なくとも1つの事項を決定する目的で設計され、ドレスツール(30)の実際の表面形状について記述でき、
ここで上記転写領域(TB)は、ワークピースを研磨マシン加工するために用いられる、研磨ツール(10)の領域ではない、
ことを特徴とするCNC制御マシン。 A CNC controller (50), a tool spindle (101) for fixing the polishing tool (10) to be rotationally driven, a device (32) having a dress spindle (31) including a dress tool (30), and a scanning sensor (151). A CNC control machine (100) equipped with a coordinate measuring system comprising:
The CNC control machine (100) further comprises a plunge body (40) connected to the CNC control machine or a body movable within the CNC control machine,
When the polishing tool (10) rotates about the tool axis (R1) of the tool spindle (101), the transfer area (TB) of the polishing tool (10) can contact the plunge body (40), The plunge body (40) is arranged inside the CNC control machine (100),
When the polishing tool (10) rotates about the tool axis (R1) and / or the dressing tool (30) rotates about the dressing axis (R3) of the dressing spindle (31), the dressing tool ( 30) can be brought into contact with the transfer area (TB) of the polishing tool (10),
Here, the CNC control machine (100) has a software module (SM),
The software module (SM) is designed for the purpose of analyzing the signal (s1) of the coordinate measurement system (160) and determining at least one item of coordinate information and describing the actual surface shape of the dressing tool (30). The
Here, the transfer region (TB) is not a region of the polishing tool (10) used for polishing the workpiece.
A CNC control machine characterized by that.
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